Исследователи из Университета Тохоку совместно с Центром создания новых отраслей промышленности совершили значительный шаг в развитии 3D-печати мультиматериалами.
Они представили процесс, позволяющий создавать лёгкие и прочные автомобильные детали, что открывает новые возможности для производства.
Процесс 3D-печати металлами включает послойное нанесение материалов с использованием тепла для их соединения. Этот метод позволяет создавать сложные формы с высокой точностью и минимальным количеством отходов.
Более того, 3D-печать может сочетать разные материалы для оптимизации характеристик, например, комбинировать сталь с алюминием, чтобы снизить вес деталей.
Однако внедрение мультиматериалов сопряжено с трудностями.
"Границах некоторых металлов, например стали и алюминия, образуются хрупкие соединения, которые снижают прочность материала" — объясняет Кента Яманака, доцент Университета Тохоку.
Для решения этой проблемы учёные использовали технологию лазерной порошковой плавки (L-PBF), при которой лазер выборочно плавит металлические порошки. Исследователи обнаружили, что увеличение скорости лазера уменьшает образование хрупких соединений благодаря процессу неравновесного затвердевания. В результате был создан сплав, сочетающий лёгкость и прочность.
"Для успешного соединения металлов важно понимать механизм их взаимодействия на молекулярном уровне" — подчёркивает Сун Кюн Йим, доцент.
На основе этих знаний был создан прототип первой в мире автомобильной детали из нескольких материалов — стойки подвески с индивидуальной геометрией.
Теперь команда планирует применять этот метод для работы с другими сочетаниями металлов, решая аналогичные проблемы соединения. Это открывает перспективы для использования технологии в широком спектре областей.